本发明公开了一种隔离内部波动的温控装置及其解耦控制方法。装置盒体底面接触被控物体，内部开设外层流道、夹层流道和内层微流道，装置盒体顶面上设有微翅片；温控水出口、冷却液出口有温度传感器；向内层微流道通入冷却水，向外层流道通入与外界环境温度相同的温控水；由被控物体表面和装置盒体底面热交换传递到内层微流道和外层流道，内层微流道冷却水先热交换温控，外层流道温控水吸收内层微流道对被控物体调控时过热冷量，实时对夹层温控水入口的电磁开关阀解耦控制隔绝温度波动。本发明实现高效温控的同时避免了冷却液对环境的热干扰，有利于光刻设备内部环境温度的均一性和稳定性，且设计结构紧凑，有利于在复杂的光刻机内部使用。